bcachefs: Kill bkey_type_successor
[linux-block.git] / fs / bcachefs / extents.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (C) 2010 Kent Overstreet <kent.overstreet@gmail.com>
4  *
5  * Code for managing the extent btree and dynamically updating the writeback
6  * dirty sector count.
7  */
8
9 #include "bcachefs.h"
10 #include "bkey_methods.h"
11 #include "btree_gc.h"
12 #include "btree_io.h"
13 #include "btree_iter.h"
14 #include "buckets.h"
15 #include "checksum.h"
16 #include "debug.h"
17 #include "disk_groups.h"
18 #include "error.h"
19 #include "extents.h"
20 #include "inode.h"
21 #include "journal.h"
22 #include "replicas.h"
23 #include "super.h"
24 #include "super-io.h"
25 #include "trace.h"
26 #include "util.h"
27
28 static unsigned bch2_crc_field_size_max[] = {
29         [BCH_EXTENT_ENTRY_crc32] = CRC32_SIZE_MAX,
30         [BCH_EXTENT_ENTRY_crc64] = CRC64_SIZE_MAX,
31         [BCH_EXTENT_ENTRY_crc128] = CRC128_SIZE_MAX,
32 };
33
34 static void bch2_extent_crc_pack(union bch_extent_crc *,
35                                  struct bch_extent_crc_unpacked,
36                                  enum bch_extent_entry_type);
37
38 static struct bch_dev_io_failures *dev_io_failures(struct bch_io_failures *f,
39                                                    unsigned dev)
40 {
41         struct bch_dev_io_failures *i;
42
43         for (i = f->devs; i < f->devs + f->nr; i++)
44                 if (i->dev == dev)
45                         return i;
46
47         return NULL;
48 }
49
50 void bch2_mark_io_failure(struct bch_io_failures *failed,
51                           struct extent_ptr_decoded *p)
52 {
53         struct bch_dev_io_failures *f = dev_io_failures(failed, p->ptr.dev);
54
55         if (!f) {
56                 BUG_ON(failed->nr >= ARRAY_SIZE(failed->devs));
57
58                 f = &failed->devs[failed->nr++];
59                 f->dev          = p->ptr.dev;
60                 f->idx          = p->idx;
61                 f->nr_failed    = 1;
62                 f->nr_retries   = 0;
63         } else if (p->idx != f->idx) {
64                 f->idx          = p->idx;
65                 f->nr_failed    = 1;
66                 f->nr_retries   = 0;
67         } else {
68                 f->nr_failed++;
69         }
70 }
71
72 /*
73  * returns true if p1 is better than p2:
74  */
75 static inline bool ptr_better(struct bch_fs *c,
76                               const struct extent_ptr_decoded p1,
77                               const struct extent_ptr_decoded p2)
78 {
79         if (likely(!p1.idx && !p2.idx)) {
80                 struct bch_dev *dev1 = bch_dev_bkey_exists(c, p1.ptr.dev);
81                 struct bch_dev *dev2 = bch_dev_bkey_exists(c, p2.ptr.dev);
82
83                 u64 l1 = atomic64_read(&dev1->cur_latency[READ]);
84                 u64 l2 = atomic64_read(&dev2->cur_latency[READ]);
85
86                 /* Pick at random, biased in favor of the faster device: */
87
88                 return bch2_rand_range(l1 + l2) > l1;
89         }
90
91         if (force_reconstruct_read(c))
92                 return p1.idx > p2.idx;
93
94         return p1.idx < p2.idx;
95 }
96
97 /*
98  * This picks a non-stale pointer, preferably from a device other than @avoid.
99  * Avoid can be NULL, meaning pick any. If there are no non-stale pointers to
100  * other devices, it will still pick a pointer from avoid.
101  */
102 int bch2_bkey_pick_read_device(struct bch_fs *c, struct bkey_s_c k,
103                                struct bch_io_failures *failed,
104                                struct extent_ptr_decoded *pick)
105 {
106         struct bkey_ptrs_c ptrs = bch2_bkey_ptrs_c(k);
107         const union bch_extent_entry *entry;
108         struct extent_ptr_decoded p;
109         struct bch_dev_io_failures *f;
110         struct bch_dev *ca;
111         int ret = 0;
112
113         if (k.k->type == KEY_TYPE_error)
114                 return -EIO;
115
116         bkey_for_each_ptr_decode(k.k, ptrs, p, entry) {
117                 ca = bch_dev_bkey_exists(c, p.ptr.dev);
118
119                 /*
120                  * If there are any dirty pointers it's an error if we can't
121                  * read:
122                  */
123                 if (!ret && !p.ptr.cached)
124                         ret = -EIO;
125
126                 if (p.ptr.cached && ptr_stale(ca, &p.ptr))
127                         continue;
128
129                 f = failed ? dev_io_failures(failed, p.ptr.dev) : NULL;
130                 if (f)
131                         p.idx = f->nr_failed < f->nr_retries
132                                 ? f->idx
133                                 : f->idx + 1;
134
135                 if (!p.idx &&
136                     !bch2_dev_is_readable(ca))
137                         p.idx++;
138
139                 if (force_reconstruct_read(c) &&
140                     !p.idx && p.has_ec)
141                         p.idx++;
142
143                 if (p.idx >= (unsigned) p.has_ec + 1)
144                         continue;
145
146                 if (ret > 0 && !ptr_better(c, p, *pick))
147                         continue;
148
149                 *pick = p;
150                 ret = 1;
151         }
152
153         return ret;
154 }
155
156 /* KEY_TYPE_btree_ptr: */
157
158 const char *bch2_btree_ptr_invalid(const struct bch_fs *c, struct bkey_s_c k)
159 {
160         if (bkey_val_u64s(k.k) > BKEY_BTREE_PTR_VAL_U64s_MAX)
161                 return "value too big";
162
163         return bch2_bkey_ptrs_invalid(c, k);
164 }
165
166 void bch2_btree_ptr_debugcheck(struct bch_fs *c, struct bkey_s_c k)
167 {
168         struct bkey_ptrs_c ptrs = bch2_bkey_ptrs_c(k);
169         const struct bch_extent_ptr *ptr;
170         const char *err;
171         char buf[160];
172         struct bucket_mark mark;
173         struct bch_dev *ca;
174
175         if (!test_bit(BCH_FS_INITIAL_GC_DONE, &c->flags))
176                 return;
177
178         if (!percpu_down_read_trylock(&c->mark_lock))
179                 return;
180
181         bch2_fs_inconsistent_on(!test_bit(BCH_FS_REBUILD_REPLICAS, &c->flags) &&
182                 !bch2_bkey_replicas_marked(c, k, false), c,
183                 "btree key bad (replicas not marked in superblock):\n%s",
184                 (bch2_bkey_val_to_text(&PBUF(buf), c, k), buf));
185
186         bkey_for_each_ptr(ptrs, ptr) {
187                 ca = bch_dev_bkey_exists(c, ptr->dev);
188
189                 mark = ptr_bucket_mark(ca, ptr);
190
191                 err = "stale";
192                 if (gen_after(mark.gen, ptr->gen))
193                         goto err;
194
195                 err = "inconsistent";
196                 if (mark.data_type != BCH_DATA_BTREE ||
197                     mark.dirty_sectors < c->opts.btree_node_size)
198                         goto err;
199         }
200 out:
201         percpu_up_read(&c->mark_lock);
202         return;
203 err:
204         bch2_fs_inconsistent(c, "%s btree pointer %s: bucket %zi gen %i mark %08x",
205                 err, (bch2_bkey_val_to_text(&PBUF(buf), c, k), buf),
206                 PTR_BUCKET_NR(ca, ptr),
207                 mark.gen, (unsigned) mark.v.counter);
208         goto out;
209 }
210
211 void bch2_btree_ptr_to_text(struct printbuf *out, struct bch_fs *c,
212                             struct bkey_s_c k)
213 {
214         bch2_bkey_ptrs_to_text(out, c, k);
215 }
216
217 void bch2_btree_ptr_v2_compat(enum btree_id btree_id, unsigned version,
218                               unsigned big_endian, int write,
219                               struct bkey_s k)
220 {
221         struct bkey_s_btree_ptr_v2 bp = bkey_s_to_btree_ptr_v2(k);
222
223         compat_bpos(0, btree_id, version, big_endian, write, &bp.v->min_key);
224
225         if (version < bcachefs_metadata_version_inode_btree_change &&
226             btree_node_type_is_extents(btree_id) &&
227             bkey_cmp(bp.v->min_key, POS_MIN))
228                 bp.v->min_key = write
229                         ? bkey_predecessor(bp.v->min_key)
230                         : bkey_successor(bp.v->min_key);
231 }
232
233 /* KEY_TYPE_extent: */
234
235 const char *bch2_extent_invalid(const struct bch_fs *c, struct bkey_s_c k)
236 {
237         return bch2_bkey_ptrs_invalid(c, k);
238 }
239
240 void bch2_extent_debugcheck(struct bch_fs *c, struct bkey_s_c k)
241 {
242         struct bkey_s_c_extent e = bkey_s_c_to_extent(k);
243         const union bch_extent_entry *entry;
244         struct extent_ptr_decoded p;
245         char buf[160];
246
247         if (!test_bit(JOURNAL_REPLAY_DONE, &c->journal.flags) ||
248             !test_bit(BCH_FS_INITIAL_GC_DONE, &c->flags))
249                 return;
250
251         if (!percpu_down_read_trylock(&c->mark_lock))
252                 return;
253
254         bch2_fs_inconsistent_on(!test_bit(BCH_FS_REBUILD_REPLICAS, &c->flags) &&
255                 !bch2_bkey_replicas_marked_locked(c, e.s_c, false), c,
256                 "extent key bad (replicas not marked in superblock):\n%s",
257                 (bch2_bkey_val_to_text(&PBUF(buf), c, e.s_c), buf));
258
259         extent_for_each_ptr_decode(e, p, entry) {
260                 struct bch_dev *ca      = bch_dev_bkey_exists(c, p.ptr.dev);
261                 struct bucket_mark mark = ptr_bucket_mark(ca, &p.ptr);
262                 unsigned stale          = gen_after(mark.gen, p.ptr.gen);
263                 unsigned disk_sectors   = ptr_disk_sectors(p);
264                 unsigned mark_sectors   = p.ptr.cached
265                         ? mark.cached_sectors
266                         : mark.dirty_sectors;
267
268                 bch2_fs_inconsistent_on(stale && !p.ptr.cached, c,
269                         "stale dirty pointer (ptr gen %u bucket %u",
270                         p.ptr.gen, mark.gen);
271
272                 bch2_fs_inconsistent_on(stale > 96, c,
273                         "key too stale: %i", stale);
274
275                 bch2_fs_inconsistent_on(!stale &&
276                         (mark.data_type != BCH_DATA_USER ||
277                          mark_sectors < disk_sectors), c,
278                         "extent pointer not marked: %s:\n"
279                         "type %u sectors %u < %u",
280                         (bch2_bkey_val_to_text(&PBUF(buf), c, e.s_c), buf),
281                         mark.data_type,
282                         mark_sectors, disk_sectors);
283         }
284
285         percpu_up_read(&c->mark_lock);
286 }
287
288 void bch2_extent_to_text(struct printbuf *out, struct bch_fs *c,
289                          struct bkey_s_c k)
290 {
291         bch2_bkey_ptrs_to_text(out, c, k);
292 }
293
294 enum merge_result bch2_extent_merge(struct bch_fs *c,
295                                     struct bkey_s _l, struct bkey_s _r)
296 {
297         struct bkey_s_extent l = bkey_s_to_extent(_l);
298         struct bkey_s_extent r = bkey_s_to_extent(_r);
299         union bch_extent_entry *en_l = l.v->start;
300         union bch_extent_entry *en_r = r.v->start;
301         struct bch_extent_crc_unpacked crc_l, crc_r;
302
303         if (bkey_val_u64s(l.k) != bkey_val_u64s(r.k))
304                 return BCH_MERGE_NOMERGE;
305
306         crc_l = bch2_extent_crc_unpack(l.k, NULL);
307
308         extent_for_each_entry(l, en_l) {
309                 en_r = vstruct_idx(r.v, (u64 *) en_l - l.v->_data);
310
311                 if (extent_entry_type(en_l) != extent_entry_type(en_r))
312                         return BCH_MERGE_NOMERGE;
313
314                 switch (extent_entry_type(en_l)) {
315                 case BCH_EXTENT_ENTRY_ptr: {
316                         const struct bch_extent_ptr *lp = &en_l->ptr;
317                         const struct bch_extent_ptr *rp = &en_r->ptr;
318                         struct bch_dev *ca;
319
320                         if (lp->offset + crc_l.compressed_size != rp->offset ||
321                             lp->dev                     != rp->dev ||
322                             lp->gen                     != rp->gen)
323                                 return BCH_MERGE_NOMERGE;
324
325                         /* We don't allow extents to straddle buckets: */
326                         ca = bch_dev_bkey_exists(c, lp->dev);
327
328                         if (PTR_BUCKET_NR(ca, lp) != PTR_BUCKET_NR(ca, rp))
329                                 return BCH_MERGE_NOMERGE;
330
331                         break;
332                 }
333                 case BCH_EXTENT_ENTRY_stripe_ptr:
334                         if (en_l->stripe_ptr.block      != en_r->stripe_ptr.block ||
335                             en_l->stripe_ptr.idx        != en_r->stripe_ptr.idx)
336                                 return BCH_MERGE_NOMERGE;
337                         break;
338                 case BCH_EXTENT_ENTRY_crc32:
339                 case BCH_EXTENT_ENTRY_crc64:
340                 case BCH_EXTENT_ENTRY_crc128:
341                         crc_l = bch2_extent_crc_unpack(l.k, entry_to_crc(en_l));
342                         crc_r = bch2_extent_crc_unpack(r.k, entry_to_crc(en_r));
343
344                         if (crc_l.csum_type             != crc_r.csum_type ||
345                             crc_l.compression_type      != crc_r.compression_type ||
346                             crc_l.nonce                 != crc_r.nonce)
347                                 return BCH_MERGE_NOMERGE;
348
349                         if (crc_l.offset + crc_l.live_size != crc_l.compressed_size ||
350                             crc_r.offset)
351                                 return BCH_MERGE_NOMERGE;
352
353                         if (!bch2_checksum_mergeable(crc_l.csum_type))
354                                 return BCH_MERGE_NOMERGE;
355
356                         if (crc_is_compressed(crc_l))
357                                 return BCH_MERGE_NOMERGE;
358
359                         if (crc_l.csum_type &&
360                             crc_l.uncompressed_size +
361                             crc_r.uncompressed_size > c->sb.encoded_extent_max)
362                                 return BCH_MERGE_NOMERGE;
363
364                         if (crc_l.uncompressed_size + crc_r.uncompressed_size >
365                             bch2_crc_field_size_max[extent_entry_type(en_l)])
366                                 return BCH_MERGE_NOMERGE;
367
368                         break;
369                 default:
370                         return BCH_MERGE_NOMERGE;
371                 }
372         }
373
374         extent_for_each_entry(l, en_l) {
375                 struct bch_extent_crc_unpacked crc_l, crc_r;
376
377                 en_r = vstruct_idx(r.v, (u64 *) en_l - l.v->_data);
378
379                 if (!extent_entry_is_crc(en_l))
380                         continue;
381
382                 crc_l = bch2_extent_crc_unpack(l.k, entry_to_crc(en_l));
383                 crc_r = bch2_extent_crc_unpack(r.k, entry_to_crc(en_r));
384
385                 crc_l.csum = bch2_checksum_merge(crc_l.csum_type,
386                                                  crc_l.csum,
387                                                  crc_r.csum,
388                                                  crc_r.uncompressed_size << 9);
389
390                 crc_l.uncompressed_size += crc_r.uncompressed_size;
391                 crc_l.compressed_size   += crc_r.compressed_size;
392
393                 bch2_extent_crc_pack(entry_to_crc(en_l), crc_l,
394                                      extent_entry_type(en_l));
395         }
396
397         bch2_key_resize(l.k, l.k->size + r.k->size);
398
399         return BCH_MERGE_MERGE;
400 }
401
402 /* KEY_TYPE_reservation: */
403
404 const char *bch2_reservation_invalid(const struct bch_fs *c, struct bkey_s_c k)
405 {
406         struct bkey_s_c_reservation r = bkey_s_c_to_reservation(k);
407
408         if (bkey_val_bytes(k.k) != sizeof(struct bch_reservation))
409                 return "incorrect value size";
410
411         if (!r.v->nr_replicas || r.v->nr_replicas > BCH_REPLICAS_MAX)
412                 return "invalid nr_replicas";
413
414         return NULL;
415 }
416
417 void bch2_reservation_to_text(struct printbuf *out, struct bch_fs *c,
418                               struct bkey_s_c k)
419 {
420         struct bkey_s_c_reservation r = bkey_s_c_to_reservation(k);
421
422         pr_buf(out, "generation %u replicas %u",
423                le32_to_cpu(r.v->generation),
424                r.v->nr_replicas);
425 }
426
427 enum merge_result bch2_reservation_merge(struct bch_fs *c,
428                                          struct bkey_s _l, struct bkey_s _r)
429 {
430         struct bkey_s_reservation l = bkey_s_to_reservation(_l);
431         struct bkey_s_reservation r = bkey_s_to_reservation(_r);
432
433         if (l.v->generation != r.v->generation ||
434             l.v->nr_replicas != r.v->nr_replicas)
435                 return BCH_MERGE_NOMERGE;
436
437         if ((u64) l.k->size + r.k->size > KEY_SIZE_MAX) {
438                 bch2_key_resize(l.k, KEY_SIZE_MAX);
439                 bch2_cut_front_s(l.k->p, r.s);
440                 return BCH_MERGE_PARTIAL;
441         }
442
443         bch2_key_resize(l.k, l.k->size + r.k->size);
444
445         return BCH_MERGE_MERGE;
446 }
447
448 /* Extent checksum entries: */
449
450 /* returns true if not equal */
451 static inline bool bch2_crc_unpacked_cmp(struct bch_extent_crc_unpacked l,
452                                          struct bch_extent_crc_unpacked r)
453 {
454         return (l.csum_type             != r.csum_type ||
455                 l.compression_type      != r.compression_type ||
456                 l.compressed_size       != r.compressed_size ||
457                 l.uncompressed_size     != r.uncompressed_size ||
458                 l.offset                != r.offset ||
459                 l.live_size             != r.live_size ||
460                 l.nonce                 != r.nonce ||
461                 bch2_crc_cmp(l.csum, r.csum));
462 }
463
464 static inline bool can_narrow_crc(struct bch_extent_crc_unpacked u,
465                                   struct bch_extent_crc_unpacked n)
466 {
467         return !crc_is_compressed(u) &&
468                 u.csum_type &&
469                 u.uncompressed_size > u.live_size &&
470                 bch2_csum_type_is_encryption(u.csum_type) ==
471                 bch2_csum_type_is_encryption(n.csum_type);
472 }
473
474 bool bch2_can_narrow_extent_crcs(struct bkey_s_c k,
475                                  struct bch_extent_crc_unpacked n)
476 {
477         struct bkey_ptrs_c ptrs = bch2_bkey_ptrs_c(k);
478         struct bch_extent_crc_unpacked crc;
479         const union bch_extent_entry *i;
480
481         if (!n.csum_type)
482                 return false;
483
484         bkey_for_each_crc(k.k, ptrs, crc, i)
485                 if (can_narrow_crc(crc, n))
486                         return true;
487
488         return false;
489 }
490
491 /*
492  * We're writing another replica for this extent, so while we've got the data in
493  * memory we'll be computing a new checksum for the currently live data.
494  *
495  * If there are other replicas we aren't moving, and they are checksummed but
496  * not compressed, we can modify them to point to only the data that is
497  * currently live (so that readers won't have to bounce) while we've got the
498  * checksum we need:
499  */
500 bool bch2_bkey_narrow_crcs(struct bkey_i *k, struct bch_extent_crc_unpacked n)
501 {
502         struct bkey_ptrs ptrs = bch2_bkey_ptrs(bkey_i_to_s(k));
503         struct bch_extent_crc_unpacked u;
504         struct extent_ptr_decoded p;
505         union bch_extent_entry *i;
506         bool ret = false;
507
508         /* Find a checksum entry that covers only live data: */
509         if (!n.csum_type) {
510                 bkey_for_each_crc(&k->k, ptrs, u, i)
511                         if (!crc_is_compressed(u) &&
512                             u.csum_type &&
513                             u.live_size == u.uncompressed_size) {
514                                 n = u;
515                                 goto found;
516                         }
517                 return false;
518         }
519 found:
520         BUG_ON(crc_is_compressed(n));
521         BUG_ON(n.offset);
522         BUG_ON(n.live_size != k->k.size);
523
524 restart_narrow_pointers:
525         ptrs = bch2_bkey_ptrs(bkey_i_to_s(k));
526
527         bkey_for_each_ptr_decode(&k->k, ptrs, p, i)
528                 if (can_narrow_crc(p.crc, n)) {
529                         bch2_bkey_drop_ptr(bkey_i_to_s(k), &i->ptr);
530                         p.ptr.offset += p.crc.offset;
531                         p.crc = n;
532                         bch2_extent_ptr_decoded_append(k, &p);
533                         ret = true;
534                         goto restart_narrow_pointers;
535                 }
536
537         return ret;
538 }
539
540 static void bch2_extent_crc_pack(union bch_extent_crc *dst,
541                                  struct bch_extent_crc_unpacked src,
542                                  enum bch_extent_entry_type type)
543 {
544 #define set_common_fields(_dst, _src)                                   \
545                 _dst.type               = 1 << type;                    \
546                 _dst.csum_type          = _src.csum_type,               \
547                 _dst.compression_type   = _src.compression_type,        \
548                 _dst._compressed_size   = _src.compressed_size - 1,     \
549                 _dst._uncompressed_size = _src.uncompressed_size - 1,   \
550                 _dst.offset             = _src.offset
551
552         switch (type) {
553         case BCH_EXTENT_ENTRY_crc32:
554                 set_common_fields(dst->crc32, src);
555                 dst->crc32.csum  = *((__le32 *) &src.csum.lo);
556                 break;
557         case BCH_EXTENT_ENTRY_crc64:
558                 set_common_fields(dst->crc64, src);
559                 dst->crc64.nonce        = src.nonce;
560                 dst->crc64.csum_lo      = src.csum.lo;
561                 dst->crc64.csum_hi      = *((__le16 *) &src.csum.hi);
562                 break;
563         case BCH_EXTENT_ENTRY_crc128:
564                 set_common_fields(dst->crc128, src);
565                 dst->crc128.nonce       = src.nonce;
566                 dst->crc128.csum        = src.csum;
567                 break;
568         default:
569                 BUG();
570         }
571 #undef set_common_fields
572 }
573
574 void bch2_extent_crc_append(struct bkey_i *k,
575                             struct bch_extent_crc_unpacked new)
576 {
577         struct bkey_ptrs ptrs = bch2_bkey_ptrs(bkey_i_to_s(k));
578         union bch_extent_crc *crc = (void *) ptrs.end;
579         enum bch_extent_entry_type type;
580
581         if (bch_crc_bytes[new.csum_type]        <= 4 &&
582             new.uncompressed_size               <= CRC32_SIZE_MAX &&
583             new.nonce                           <= CRC32_NONCE_MAX)
584                 type = BCH_EXTENT_ENTRY_crc32;
585         else if (bch_crc_bytes[new.csum_type]   <= 10 &&
586                    new.uncompressed_size        <= CRC64_SIZE_MAX &&
587                    new.nonce                    <= CRC64_NONCE_MAX)
588                 type = BCH_EXTENT_ENTRY_crc64;
589         else if (bch_crc_bytes[new.csum_type]   <= 16 &&
590                    new.uncompressed_size        <= CRC128_SIZE_MAX &&
591                    new.nonce                    <= CRC128_NONCE_MAX)
592                 type = BCH_EXTENT_ENTRY_crc128;
593         else
594                 BUG();
595
596         bch2_extent_crc_pack(crc, new, type);
597
598         k->k.u64s += extent_entry_u64s(ptrs.end);
599
600         EBUG_ON(bkey_val_u64s(&k->k) > BKEY_EXTENT_VAL_U64s_MAX);
601 }
602
603 /* Generic code for keys with pointers: */
604
605 unsigned bch2_bkey_nr_ptrs(struct bkey_s_c k)
606 {
607         return bch2_bkey_devs(k).nr;
608 }
609
610 unsigned bch2_bkey_nr_ptrs_allocated(struct bkey_s_c k)
611 {
612         return k.k->type == KEY_TYPE_reservation
613                 ? bkey_s_c_to_reservation(k).v->nr_replicas
614                 : bch2_bkey_dirty_devs(k).nr;
615 }
616
617 unsigned bch2_bkey_nr_ptrs_fully_allocated(struct bkey_s_c k)
618 {
619         unsigned ret = 0;
620
621         if (k.k->type == KEY_TYPE_reservation) {
622                 ret = bkey_s_c_to_reservation(k).v->nr_replicas;
623         } else {
624                 struct bkey_ptrs_c ptrs = bch2_bkey_ptrs_c(k);
625                 const union bch_extent_entry *entry;
626                 struct extent_ptr_decoded p;
627
628                 bkey_for_each_ptr_decode(k.k, ptrs, p, entry)
629                         ret += !p.ptr.cached && !crc_is_compressed(p.crc);
630         }
631
632         return ret;
633 }
634
635 unsigned bch2_bkey_sectors_compressed(struct bkey_s_c k)
636 {
637         struct bkey_ptrs_c ptrs = bch2_bkey_ptrs_c(k);
638         const union bch_extent_entry *entry;
639         struct extent_ptr_decoded p;
640         unsigned ret = 0;
641
642         bkey_for_each_ptr_decode(k.k, ptrs, p, entry)
643                 if (!p.ptr.cached && crc_is_compressed(p.crc))
644                         ret += p.crc.compressed_size;
645
646         return ret;
647 }
648
649 bool bch2_bkey_is_incompressible(struct bkey_s_c k)
650 {
651         struct bkey_ptrs_c ptrs = bch2_bkey_ptrs_c(k);
652         const union bch_extent_entry *entry;
653         struct bch_extent_crc_unpacked crc;
654
655         bkey_for_each_crc(k.k, ptrs, crc, entry)
656                 if (crc.compression_type == BCH_COMPRESSION_TYPE_incompressible)
657                         return true;
658         return false;
659 }
660
661 bool bch2_check_range_allocated(struct bch_fs *c, struct bpos pos, u64 size,
662                                 unsigned nr_replicas)
663 {
664         struct btree_trans trans;
665         struct btree_iter *iter;
666         struct bpos end = pos;
667         struct bkey_s_c k;
668         bool ret = true;
669         int err;
670
671         end.offset += size;
672
673         bch2_trans_init(&trans, c, 0, 0);
674
675         for_each_btree_key(&trans, iter, BTREE_ID_EXTENTS, pos,
676                            BTREE_ITER_SLOTS, k, err) {
677                 if (bkey_cmp(bkey_start_pos(k.k), end) >= 0)
678                         break;
679
680                 if (nr_replicas > bch2_bkey_nr_ptrs_fully_allocated(k)) {
681                         ret = false;
682                         break;
683                 }
684         }
685         bch2_trans_exit(&trans);
686
687         return ret;
688 }
689
690 static unsigned bch2_extent_ptr_durability(struct bch_fs *c,
691                                            struct extent_ptr_decoded p)
692 {
693         unsigned durability = 0;
694         struct bch_dev *ca;
695
696         if (p.ptr.cached)
697                 return 0;
698
699         ca = bch_dev_bkey_exists(c, p.ptr.dev);
700
701         if (ca->mi.state != BCH_MEMBER_STATE_FAILED)
702                 durability = max_t(unsigned, durability, ca->mi.durability);
703
704         if (p.has_ec) {
705                 struct stripe *s =
706                         genradix_ptr(&c->stripes[0], p.ec.idx);
707
708                 if (WARN_ON(!s))
709                         goto out;
710
711                 durability = max_t(unsigned, durability, s->nr_redundant);
712         }
713 out:
714         return durability;
715 }
716
717 unsigned bch2_bkey_durability(struct bch_fs *c, struct bkey_s_c k)
718 {
719         struct bkey_ptrs_c ptrs = bch2_bkey_ptrs_c(k);
720         const union bch_extent_entry *entry;
721         struct extent_ptr_decoded p;
722         unsigned durability = 0;
723
724         bkey_for_each_ptr_decode(k.k, ptrs, p, entry)
725                 durability += bch2_extent_ptr_durability(c, p);
726
727         return durability;
728 }
729
730 void bch2_bkey_mark_replicas_cached(struct bch_fs *c, struct bkey_s k,
731                                     unsigned target,
732                                     unsigned nr_desired_replicas)
733 {
734         struct bkey_ptrs ptrs = bch2_bkey_ptrs(k);
735         union bch_extent_entry *entry;
736         struct extent_ptr_decoded p;
737         int extra = bch2_bkey_durability(c, k.s_c) - nr_desired_replicas;
738
739         if (target && extra > 0)
740                 bkey_for_each_ptr_decode(k.k, ptrs, p, entry) {
741                         int n = bch2_extent_ptr_durability(c, p);
742
743                         if (n && n <= extra &&
744                             !bch2_dev_in_target(c, p.ptr.dev, target)) {
745                                 entry->ptr.cached = true;
746                                 extra -= n;
747                         }
748                 }
749
750         if (extra > 0)
751                 bkey_for_each_ptr_decode(k.k, ptrs, p, entry) {
752                         int n = bch2_extent_ptr_durability(c, p);
753
754                         if (n && n <= extra) {
755                                 entry->ptr.cached = true;
756                                 extra -= n;
757                         }
758                 }
759 }
760
761 void bch2_bkey_append_ptr(struct bkey_i *k,
762                           struct bch_extent_ptr ptr)
763 {
764         EBUG_ON(bch2_bkey_has_device(bkey_i_to_s_c(k), ptr.dev));
765
766         switch (k->k.type) {
767         case KEY_TYPE_btree_ptr:
768         case KEY_TYPE_btree_ptr_v2:
769         case KEY_TYPE_extent:
770                 EBUG_ON(bkey_val_u64s(&k->k) >= BKEY_EXTENT_VAL_U64s_MAX);
771
772                 ptr.type = 1 << BCH_EXTENT_ENTRY_ptr;
773
774                 memcpy((void *) &k->v + bkey_val_bytes(&k->k),
775                        &ptr,
776                        sizeof(ptr));
777                 k->u64s++;
778                 break;
779         default:
780                 BUG();
781         }
782 }
783
784 static inline void __extent_entry_insert(struct bkey_i *k,
785                                          union bch_extent_entry *dst,
786                                          union bch_extent_entry *new)
787 {
788         union bch_extent_entry *end = bkey_val_end(bkey_i_to_s(k));
789
790         memmove_u64s_up_small((u64 *) dst + extent_entry_u64s(new),
791                               dst, (u64 *) end - (u64 *) dst);
792         k->k.u64s += extent_entry_u64s(new);
793         memcpy_u64s_small(dst, new, extent_entry_u64s(new));
794 }
795
796 void bch2_extent_ptr_decoded_append(struct bkey_i *k,
797                                     struct extent_ptr_decoded *p)
798 {
799         struct bkey_ptrs ptrs = bch2_bkey_ptrs(bkey_i_to_s(k));
800         struct bch_extent_crc_unpacked crc =
801                 bch2_extent_crc_unpack(&k->k, NULL);
802         union bch_extent_entry *pos;
803
804         if (!bch2_crc_unpacked_cmp(crc, p->crc)) {
805                 pos = ptrs.start;
806                 goto found;
807         }
808
809         bkey_for_each_crc(&k->k, ptrs, crc, pos)
810                 if (!bch2_crc_unpacked_cmp(crc, p->crc)) {
811                         pos = extent_entry_next(pos);
812                         goto found;
813                 }
814
815         bch2_extent_crc_append(k, p->crc);
816         pos = bkey_val_end(bkey_i_to_s(k));
817 found:
818         p->ptr.type = 1 << BCH_EXTENT_ENTRY_ptr;
819         __extent_entry_insert(k, pos, to_entry(&p->ptr));
820
821         if (p->has_ec) {
822                 p->ec.type = 1 << BCH_EXTENT_ENTRY_stripe_ptr;
823                 __extent_entry_insert(k, pos, to_entry(&p->ec));
824         }
825 }
826
827 static union bch_extent_entry *extent_entry_prev(struct bkey_ptrs ptrs,
828                                           union bch_extent_entry *entry)
829 {
830         union bch_extent_entry *i = ptrs.start;
831
832         if (i == entry)
833                 return NULL;
834
835         while (extent_entry_next(i) != entry)
836                 i = extent_entry_next(i);
837         return i;
838 }
839
840 union bch_extent_entry *bch2_bkey_drop_ptr(struct bkey_s k,
841                                            struct bch_extent_ptr *ptr)
842 {
843         struct bkey_ptrs ptrs = bch2_bkey_ptrs(k);
844         union bch_extent_entry *dst, *src, *prev;
845         bool drop_crc = true;
846
847         EBUG_ON(ptr < &ptrs.start->ptr ||
848                 ptr >= &ptrs.end->ptr);
849         EBUG_ON(ptr->type != 1 << BCH_EXTENT_ENTRY_ptr);
850
851         src = extent_entry_next(to_entry(ptr));
852         if (src != ptrs.end &&
853             !extent_entry_is_crc(src))
854                 drop_crc = false;
855
856         dst = to_entry(ptr);
857         while ((prev = extent_entry_prev(ptrs, dst))) {
858                 if (extent_entry_is_ptr(prev))
859                         break;
860
861                 if (extent_entry_is_crc(prev)) {
862                         if (drop_crc)
863                                 dst = prev;
864                         break;
865                 }
866
867                 dst = prev;
868         }
869
870         memmove_u64s_down(dst, src,
871                           (u64 *) ptrs.end - (u64 *) src);
872         k.k->u64s -= (u64 *) src - (u64 *) dst;
873
874         return dst;
875 }
876
877 void bch2_bkey_drop_device(struct bkey_s k, unsigned dev)
878 {
879         struct bch_extent_ptr *ptr;
880
881         bch2_bkey_drop_ptrs(k, ptr, ptr->dev == dev);
882 }
883
884 const struct bch_extent_ptr *
885 bch2_bkey_has_device(struct bkey_s_c k, unsigned dev)
886 {
887         struct bkey_ptrs_c ptrs = bch2_bkey_ptrs_c(k);
888         const struct bch_extent_ptr *ptr;
889
890         bkey_for_each_ptr(ptrs, ptr)
891                 if (ptr->dev == dev)
892                         return ptr;
893
894         return NULL;
895 }
896
897 bool bch2_bkey_has_target(struct bch_fs *c, struct bkey_s_c k, unsigned target)
898 {
899         struct bkey_ptrs_c ptrs = bch2_bkey_ptrs_c(k);
900         const struct bch_extent_ptr *ptr;
901
902         bkey_for_each_ptr(ptrs, ptr)
903                 if (bch2_dev_in_target(c, ptr->dev, target) &&
904                     (!ptr->cached ||
905                      !ptr_stale(bch_dev_bkey_exists(c, ptr->dev), ptr)))
906                         return true;
907
908         return false;
909 }
910
911 bool bch2_bkey_matches_ptr(struct bch_fs *c, struct bkey_s_c k,
912                            struct bch_extent_ptr m, u64 offset)
913 {
914         struct bkey_ptrs_c ptrs = bch2_bkey_ptrs_c(k);
915         const union bch_extent_entry *entry;
916         struct extent_ptr_decoded p;
917
918         bkey_for_each_ptr_decode(k.k, ptrs, p, entry)
919                 if (p.ptr.dev   == m.dev &&
920                     p.ptr.gen   == m.gen &&
921                     (s64) p.ptr.offset + p.crc.offset - bkey_start_offset(k.k) ==
922                     (s64) m.offset  - offset)
923                         return true;
924
925         return false;
926 }
927
928 /*
929  * bch_extent_normalize - clean up an extent, dropping stale pointers etc.
930  *
931  * Returns true if @k should be dropped entirely
932  *
933  * For existing keys, only called when btree nodes are being rewritten, not when
934  * they're merely being compacted/resorted in memory.
935  */
936 bool bch2_extent_normalize(struct bch_fs *c, struct bkey_s k)
937 {
938         struct bch_extent_ptr *ptr;
939
940         bch2_bkey_drop_ptrs(k, ptr,
941                 ptr->cached &&
942                 ptr_stale(bch_dev_bkey_exists(c, ptr->dev), ptr));
943
944         /* will only happen if all pointers were cached: */
945         if (!bch2_bkey_nr_ptrs(k.s_c))
946                 k.k->type = KEY_TYPE_discard;
947
948         return bkey_whiteout(k.k);
949 }
950
951 void bch2_bkey_ptrs_to_text(struct printbuf *out, struct bch_fs *c,
952                             struct bkey_s_c k)
953 {
954         struct bkey_ptrs_c ptrs = bch2_bkey_ptrs_c(k);
955         const union bch_extent_entry *entry;
956         struct bch_extent_crc_unpacked crc;
957         const struct bch_extent_ptr *ptr;
958         const struct bch_extent_stripe_ptr *ec;
959         struct bch_dev *ca;
960         bool first = true;
961
962         bkey_extent_entry_for_each(ptrs, entry) {
963                 if (!first)
964                         pr_buf(out, " ");
965
966                 switch (__extent_entry_type(entry)) {
967                 case BCH_EXTENT_ENTRY_ptr:
968                         ptr = entry_to_ptr(entry);
969                         ca = ptr->dev < c->sb.nr_devices && c->devs[ptr->dev]
970                                 ? bch_dev_bkey_exists(c, ptr->dev)
971                                 : NULL;
972
973                         pr_buf(out, "ptr: %u:%llu gen %u%s%s", ptr->dev,
974                                (u64) ptr->offset, ptr->gen,
975                                ptr->cached ? " cached" : "",
976                                ca && ptr_stale(ca, ptr)
977                                ? " stale" : "");
978                         break;
979                 case BCH_EXTENT_ENTRY_crc32:
980                 case BCH_EXTENT_ENTRY_crc64:
981                 case BCH_EXTENT_ENTRY_crc128:
982                         crc = bch2_extent_crc_unpack(k.k, entry_to_crc(entry));
983
984                         pr_buf(out, "crc: c_size %u size %u offset %u nonce %u csum %u compress %u",
985                                crc.compressed_size,
986                                crc.uncompressed_size,
987                                crc.offset, crc.nonce,
988                                crc.csum_type,
989                                crc.compression_type);
990                         break;
991                 case BCH_EXTENT_ENTRY_stripe_ptr:
992                         ec = &entry->stripe_ptr;
993
994                         pr_buf(out, "ec: idx %llu block %u",
995                                (u64) ec->idx, ec->block);
996                         break;
997                 default:
998                         pr_buf(out, "(invalid extent entry %.16llx)", *((u64 *) entry));
999                         return;
1000                 }
1001
1002                 first = false;
1003         }
1004 }
1005
1006 static const char *extent_ptr_invalid(const struct bch_fs *c,
1007                                       struct bkey_s_c k,
1008                                       const struct bch_extent_ptr *ptr,
1009                                       unsigned size_ondisk,
1010                                       bool metadata)
1011 {
1012         struct bkey_ptrs_c ptrs = bch2_bkey_ptrs_c(k);
1013         const struct bch_extent_ptr *ptr2;
1014         struct bch_dev *ca;
1015
1016         if (!bch2_dev_exists2(c, ptr->dev))
1017                 return "pointer to invalid device";
1018
1019         ca = bch_dev_bkey_exists(c, ptr->dev);
1020         if (!ca)
1021                 return "pointer to invalid device";
1022
1023         bkey_for_each_ptr(ptrs, ptr2)
1024                 if (ptr != ptr2 && ptr->dev == ptr2->dev)
1025                         return "multiple pointers to same device";
1026
1027         if (ptr->offset + size_ondisk > bucket_to_sector(ca, ca->mi.nbuckets))
1028                 return "offset past end of device";
1029
1030         if (ptr->offset < bucket_to_sector(ca, ca->mi.first_bucket))
1031                 return "offset before first bucket";
1032
1033         if (bucket_remainder(ca, ptr->offset) +
1034             size_ondisk > ca->mi.bucket_size)
1035                 return "spans multiple buckets";
1036
1037         return NULL;
1038 }
1039
1040 const char *bch2_bkey_ptrs_invalid(const struct bch_fs *c, struct bkey_s_c k)
1041 {
1042         struct bkey_ptrs_c ptrs = bch2_bkey_ptrs_c(k);
1043         const union bch_extent_entry *entry;
1044         struct bch_extent_crc_unpacked crc;
1045         unsigned size_ondisk = k.k->size;
1046         const char *reason;
1047         unsigned nonce = UINT_MAX;
1048
1049         if (k.k->type == KEY_TYPE_btree_ptr)
1050                 size_ondisk = c->opts.btree_node_size;
1051         if (k.k->type == KEY_TYPE_btree_ptr_v2)
1052                 size_ondisk = le16_to_cpu(bkey_s_c_to_btree_ptr_v2(k).v->sectors);
1053
1054         bkey_extent_entry_for_each(ptrs, entry) {
1055                 if (__extent_entry_type(entry) >= BCH_EXTENT_ENTRY_MAX)
1056                         return "invalid extent entry type";
1057
1058                 if (k.k->type == KEY_TYPE_btree_ptr &&
1059                     !extent_entry_is_ptr(entry))
1060                         return "has non ptr field";
1061
1062                 switch (extent_entry_type(entry)) {
1063                 case BCH_EXTENT_ENTRY_ptr:
1064                         reason = extent_ptr_invalid(c, k, &entry->ptr,
1065                                                     size_ondisk, false);
1066                         if (reason)
1067                                 return reason;
1068                         break;
1069                 case BCH_EXTENT_ENTRY_crc32:
1070                 case BCH_EXTENT_ENTRY_crc64:
1071                 case BCH_EXTENT_ENTRY_crc128:
1072                         crc = bch2_extent_crc_unpack(k.k, entry_to_crc(entry));
1073
1074                         if (crc.offset + crc.live_size >
1075                             crc.uncompressed_size)
1076                                 return "checksum offset + key size > uncompressed size";
1077
1078                         size_ondisk = crc.compressed_size;
1079
1080                         if (!bch2_checksum_type_valid(c, crc.csum_type))
1081                                 return "invalid checksum type";
1082
1083                         if (crc.compression_type >= BCH_COMPRESSION_TYPE_NR)
1084                                 return "invalid compression type";
1085
1086                         if (bch2_csum_type_is_encryption(crc.csum_type)) {
1087                                 if (nonce == UINT_MAX)
1088                                         nonce = crc.offset + crc.nonce;
1089                                 else if (nonce != crc.offset + crc.nonce)
1090                                         return "incorrect nonce";
1091                         }
1092                         break;
1093                 case BCH_EXTENT_ENTRY_stripe_ptr:
1094                         break;
1095                 }
1096         }
1097
1098         return NULL;
1099 }
1100
1101 void bch2_ptr_swab(struct bkey_s k)
1102 {
1103         struct bkey_ptrs ptrs = bch2_bkey_ptrs(k);
1104         union bch_extent_entry *entry;
1105         u64 *d;
1106
1107         for (d =  (u64 *) ptrs.start;
1108              d != (u64 *) ptrs.end;
1109              d++)
1110                 *d = swab64(*d);
1111
1112         for (entry = ptrs.start;
1113              entry < ptrs.end;
1114              entry = extent_entry_next(entry)) {
1115                 switch (extent_entry_type(entry)) {
1116                 case BCH_EXTENT_ENTRY_ptr:
1117                         break;
1118                 case BCH_EXTENT_ENTRY_crc32:
1119                         entry->crc32.csum = swab32(entry->crc32.csum);
1120                         break;
1121                 case BCH_EXTENT_ENTRY_crc64:
1122                         entry->crc64.csum_hi = swab16(entry->crc64.csum_hi);
1123                         entry->crc64.csum_lo = swab64(entry->crc64.csum_lo);
1124                         break;
1125                 case BCH_EXTENT_ENTRY_crc128:
1126                         entry->crc128.csum.hi = (__force __le64)
1127                                 swab64((__force u64) entry->crc128.csum.hi);
1128                         entry->crc128.csum.lo = (__force __le64)
1129                                 swab64((__force u64) entry->crc128.csum.lo);
1130                         break;
1131                 case BCH_EXTENT_ENTRY_stripe_ptr:
1132                         break;
1133                 }
1134         }
1135 }
1136
1137 /* Generic extent code: */
1138
1139 int bch2_cut_front_s(struct bpos where, struct bkey_s k)
1140 {
1141         unsigned new_val_u64s = bkey_val_u64s(k.k);
1142         int val_u64s_delta;
1143         u64 sub;
1144
1145         if (bkey_cmp(where, bkey_start_pos(k.k)) <= 0)
1146                 return 0;
1147
1148         EBUG_ON(bkey_cmp(where, k.k->p) > 0);
1149
1150         sub = where.offset - bkey_start_offset(k.k);
1151
1152         k.k->size -= sub;
1153
1154         if (!k.k->size) {
1155                 k.k->type = KEY_TYPE_deleted;
1156                 new_val_u64s = 0;
1157         }
1158
1159         switch (k.k->type) {
1160         case KEY_TYPE_extent:
1161         case KEY_TYPE_reflink_v: {
1162                 struct bkey_ptrs ptrs = bch2_bkey_ptrs(k);
1163                 union bch_extent_entry *entry;
1164                 bool seen_crc = false;
1165
1166                 bkey_extent_entry_for_each(ptrs, entry) {
1167                         switch (extent_entry_type(entry)) {
1168                         case BCH_EXTENT_ENTRY_ptr:
1169                                 if (!seen_crc)
1170                                         entry->ptr.offset += sub;
1171                                 break;
1172                         case BCH_EXTENT_ENTRY_crc32:
1173                                 entry->crc32.offset += sub;
1174                                 break;
1175                         case BCH_EXTENT_ENTRY_crc64:
1176                                 entry->crc64.offset += sub;
1177                                 break;
1178                         case BCH_EXTENT_ENTRY_crc128:
1179                                 entry->crc128.offset += sub;
1180                                 break;
1181                         case BCH_EXTENT_ENTRY_stripe_ptr:
1182                                 break;
1183                         }
1184
1185                         if (extent_entry_is_crc(entry))
1186                                 seen_crc = true;
1187                 }
1188
1189                 break;
1190         }
1191         case KEY_TYPE_reflink_p: {
1192                 struct bkey_s_reflink_p p = bkey_s_to_reflink_p(k);
1193
1194                 le64_add_cpu(&p.v->idx, sub);
1195                 break;
1196         }
1197         case KEY_TYPE_inline_data: {
1198                 struct bkey_s_inline_data d = bkey_s_to_inline_data(k);
1199
1200                 sub = min_t(u64, sub << 9, bkey_val_bytes(d.k));
1201
1202                 memmove(d.v->data,
1203                         d.v->data + sub,
1204                         bkey_val_bytes(d.k) - sub);
1205
1206                 new_val_u64s -= sub >> 3;
1207                 break;
1208         }
1209         }
1210
1211         val_u64s_delta = bkey_val_u64s(k.k) - new_val_u64s;
1212         BUG_ON(val_u64s_delta < 0);
1213
1214         set_bkey_val_u64s(k.k, new_val_u64s);
1215         memset(bkey_val_end(k), 0, val_u64s_delta * sizeof(u64));
1216         return -val_u64s_delta;
1217 }
1218
1219 int bch2_cut_back_s(struct bpos where, struct bkey_s k)
1220 {
1221         unsigned new_val_u64s = bkey_val_u64s(k.k);
1222         int val_u64s_delta;
1223         u64 len = 0;
1224
1225         if (bkey_cmp(where, k.k->p) >= 0)
1226                 return 0;
1227
1228         EBUG_ON(bkey_cmp(where, bkey_start_pos(k.k)) < 0);
1229
1230         len = where.offset - bkey_start_offset(k.k);
1231
1232         k.k->p = where;
1233         k.k->size = len;
1234
1235         if (!len) {
1236                 k.k->type = KEY_TYPE_deleted;
1237                 new_val_u64s = 0;
1238         }
1239
1240         switch (k.k->type) {
1241         case KEY_TYPE_inline_data:
1242                 new_val_u64s = min(new_val_u64s, k.k->size << 6);
1243                 break;
1244         }
1245
1246         val_u64s_delta = bkey_val_u64s(k.k) - new_val_u64s;
1247         BUG_ON(val_u64s_delta < 0);
1248
1249         set_bkey_val_u64s(k.k, new_val_u64s);
1250         memset(bkey_val_end(k), 0, val_u64s_delta * sizeof(u64));
1251         return -val_u64s_delta;
1252 }